简介
在多路复用IO模型中，会有一个专门的线程去不断轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作，IO多路复用的优势在于，可以处理大量并发的IO，而不用消耗太多CPU/内存。
原理
- 多路复用：通过一个线程同时监听多个IO事件的就绪状态。在传统的阻塞IO模型中，每个IO操作都需要一个独立的线程来处理，当有大量的IO操作时，会导致线程数量的增加，从而带来线程切换和上下文切换的开销。而多路复用通过使用一个线程来监听多个IO事件，避免了线程数量的增加，减少了线程切换和上下文切换的开销。
- IO事件就绪通知：多路复用机制通过操作系统提供的系统调用（如select、poll、epoll等）来监听多个IO事件的就绪状态。当有文件描述符就绪时，相应的函数会返回，并告知哪些文件描述符已经准备好进行读取或写入操作。
三种常见的轮询方法
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select：
select函数通过阻塞监听设备文件是否有数据可操作，如果有数据可读则返回。它可以设置超时时间，在超时时间内如果没有数据可读，则返回0。select函数需要传递三个文件描述符集合（读、写、异常），以及一个超时时间结构体。
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poll：
poll函数与select类似，但它使用pollfd结构体数组来替代文件描述符集合。每个pollfd结构体包含一个文件描述符、请求的事件和返回的事件。poll函数可以监听更多的文件描述符，并且不需要在每次调用时都重新初始化文件描述符集合。
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epoll：
epoll是Linux特有的IO多路复用机制，它使用一个内核事件表来管理和监听多个IO事件的就绪状态。应用程序需要将需要监听的文件描述符添加到内核事件表中，然后调用epoll_wait函数进行监听。当有文件描述符就绪时，epoll_wait函数会返回，并告知哪些文件描述符已经准备好进行读取或写入操作。与select和poll不同的是，epoll使用回调函数来处理就绪的IO事件，而不需要应用程序遍历事件列表。
应用场景
- 高并发服务器：如Web服务器、邮件服务器、数据库服务器等。这些服务器需要处理大量客户端的连接请求，通过IO多路复用可以提高处理效率。
- 实时通讯应用：如即时消息、VoIP、视频会议等应用。这些应用需要同时处理多个连接，并且需要及时地处理每个连接的数据。IO多路复用可以满足实时处理的需求。
- 网络代理或负载均衡器：如反向代理服务器、负载均衡器等。这些应用需要在客户端和服务器之间转发数据，同时处理大量的并发连接。IO多路复用可以提高数据转发的效率。
Go语言实现
在Go语言中，实现IO多路复用通常使用的是net包中的net.Poller接口（虽然这个接口在标准库中并不直接暴露，但Go的runtime和net包内部使用了它）以及更高级别的net.Listener和net.Conn接口，这些接口支持非阻塞I/O操作。然而，对于大多数用户来说，直接使用Go的goroutine和channel机制来实现并发I/O操作会更加直观和简单。
package main
import (
"fmt"
"io"
"net"
"time"
)
func handleConnection(conn net.Conn, ch chan<- string) {
defer conn.Close()
buffer := make([]byte, 1024)
for {
n, err := conn.Read(buffer)
if err != nil {
if err == io.EOF {
ch <- fmt.Sprintf("Connection closed by client: %v", conn.RemoteAddr())
} else {
ch <- fmt.Sprintf("Error reading from client: %v, %v", conn.RemoteAddr(), err)
}
return
}
ch <- fmt.Sprintf("Received from %v: %s", conn.RemoteAddr(), string(buffer[:n]))
}
}
func main() {
listener, err := net.Listen("tcp", ":8080")
if err != nil {
fmt.Println("Error starting TCP server:", err)
return
}
defer listener.Close()
messageChan := make(chan string)
go func() {
for {
select {
case msg := <-messageChan: fmt.Println(msg)
}
}
}()
for {
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
fmt.Println("Error accepting connection:", err) continue
}
go handleConnection(conn, messageChan)
}
}
在这个例子中，我们创建了一个TCP服务器，它接受来自客户端的连接。每个连接都由一个单独的goroutine处理，该goroutine读取来自客户端的数据，并通过一个channel将消息发送回主goroutine进行打印。虽然这个例子没有直接使用IO多路复用，但它展示了如何使用Go的并发特性来高效地处理多个I/O操作。
